工业交换机在分布式控制系统中的应用

随着电力现场设备的增多，对于各种数据采集与监控的要求也日益严格。传输数据量变得更大，速度也变得更快，不但数据的流量及方向更需要有效控制与监测，数据处理能力也需要提高，更多部门需要了解数据传输的状态，而对于抗恶劣气候环境的需求同样不可或缺。所有这一切都是为保障整个系统的安全与效率。

　　DCS系统介绍

　　DCS，即所谓的分布式控制系统，或在有些资料中称之为集散系统，是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。在系统功能方面，DCS和集中式控制系统的区别不大，但在系统功能的实现方法上却完全不同。

　　对于DCS的系统网络来说，它必须满足实时性的要求，即在确定的时间限度内完成信息的传送。这里所说的“确定”的时间限度，是指在无论何种情况下，信息传送都能在这个时间限度内完成，而这个时间限度则是根据被控制过程的实时性要求确定的。因此，衡量系统网络性能的指标并不是网络的速率，即通常所说的每秒比特数，而是系统网络的实时性，即能在多长的时间内确保所需信息的传输完成。系统网络还必须非常可靠，无论在任何情况下，网络通信都不能中断，因此多数厂家的DCS均采用双总线、环形或双重星形的网络拓扑结构。为了满足系统扩充性的要求，系统网络上可接入的最大节点数量应比实际使用的节点数量大若干倍。这样，一方面可以随时增加新的节点，另一方面也可以使系统网络运行于较轻的通信负荷状态，以确保系统的实时性和可靠性。在系统实际运行过程中，各个节点的上网和下网是随时可能发生的，特别是操作员站，这样，网络重构会经常进行，而这种操作绝对不能影响系统的正常运行，因此，系统网络应该具有很强在线网络重构功能。

　　其次，这是一种完全对现场I/O处理并实现直接数字控制功能的网络节点。一般一套DCS中要设置现场I/O控制站，用以分担整个系统的I/O和控制功能。这样既可以避免由于一个站点失效造成整个系统的失效，提高系统可靠性，也可以使各站点分担数据采集和控制功能，有利于提高整个系统的性能。DCS的操作员站是处理一切与运行操作有关的人机界面功能的网络节点。

　　第一部分：功能需求

　　1、 根据提供的结构示意图，选择相应产品，端口数符合系统实际需求，网络要求冗余;

　　2、 距离较远的站点及各机组子系统之间的级联需要使用多模光纤;

　　3、 星型或环形网络结构。

　　第二部分：网络拓扑

　　大唐发电是中国大型独立发电公司之一，截至2007年年底，已投产发电设备容量20,134.7兆瓦。该电厂的控制系统改造由Foxboro提供DCS系统。控制站、数据服务器、操作站和工程师站等之间采用恒启管理型交换机进行连接。

　　在该DCS中，解决方案特点包括：

　　1. 支持端口VLAN和IEEE 802.1Q VLAN，提高网络性能、安全性和可管理性

　　2. 组播控制和Port Priority设置，最大程度地限制网络上的广播和组播信息，提高网络的可靠性和工作效率。

　　3. 通过RingOn功能，环网自愈时间小于15ms，从而保证网络的实时性和可靠性。

　　4. 低压交、直流冗余供电，使用方便，可靠性高。

　　5. 支持用户自定义告警，并可通过Email发送，提供操作员实时报警信息。

　　6. 强抗电磁干扰能力

　　基本拓扑图

　　3、 管理型交换机功能说明

　　1) 兼容10BASE-T/100BASE-TX/100BASE-FX;

　　2) 电口自动识别直连或交叉线(Auto-MDIX) ;

　　3) 宽范围低压交流或直流冗余电源连接;

　　4) RapidRingTM快速环网冗余技术，网络中断恢复时间小于300ms;

　　5) Trunking高速主干冗余技术，网络中断恢复时间小于10 ms;

　　6) 具有VLAN、QoS、速率限制、端口安全、出错报警等管理功能;

　　7) 紧固型尺寸，钉轨或面板安装;

　　8) 工业级别EMC、CE标识，UL508工业控制设备认证;

　　9) c-UL认证， C22.2 CSA No.14-M91，工业控制设备认证。